基于聚酯纤维SERS基底的孔雀石绿快速检测方法研究

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孔雀石绿(malachite green,MG)是一种人工合成的有毒的三苯甲烷类有机化合物,既是染料,也是杀菌和杀寄生虫的化学制剂。由于其价格低廉、杀菌高效,且市面上暂无能短时间解决水霉病的特效药物,在水产养殖业中屡禁不止。目前,MG主要的检测方法中:色谱质谱联用法灵敏度和准确度高,但需要复杂的样品前处理、专业的操作人员,检测时间较长,且会产生大量有机废液污染环境;而酶联免疫法灵敏度不高。这些方法均无法满足水产类产品日益增长的现场快速检测需求。表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)技术因其操作便捷,样品前处理简单,检测快速灵敏,在表面科学、分析科学、生物科学、环境监测和毒品爆炸物研究等领域得到广泛应用。柔性SERS基底机械性能优良、不易损坏、成本低并且便于运输携带,还具有可以包覆在不规则样品表面的优点,这对SERS技术进一步应用于各领域有很大帮助。本研究通过在聚酯纤维上修饰金纳米粒子,制备了一种新的柔性SERS基底,并且基于适配体的高特异性和高亲和力,功能化聚酯纤维SERS基底,对MG进行了高灵敏度和高特异性的检测,对于加强水产品的监控、保障水产品的安全具有重要的意义。主要研究内容包括:首先,采用原位合成法在聚酯纤维表面沉积金纳米粒子,制备了一种柔性SERS基底,对其进行表征,并优化了制备条件。该柔性SERS基底具有良好的重现性(相对标准偏差RSD=14.89%)、稳定性和较高的灵敏度。以MG在1178 cm-1处的拉曼特征峰强度为纵坐标,MG溶液浓度的对数值为横坐标进行线性拟合,在10-99 mol/L10-44 mol/L的线性范围内,y=3942.3x+39803(R2=0.9955),计算得到检测限约为10-10mol/L。对养殖水样进行加标回收检测,回收率为73.55%112.44%。对虾肉样品进行原位擦拭取样检测,最低可检测浓度为10-9mol/L。证明该聚酯纤维SERS基底可快速高灵敏度检测实际样品中的MG。然后,为了提高基底检测的特异性,发挥现场检测的优势,应用便携式拉曼光谱仪,利用适配体功能化基底,开发了两种检测方法:(1)单信号检测方法:MG适配体的互补链通过金硫键与聚酯纤维SERS基底表面的金纳米颗粒连接后,用Cy5标记的适配体与互补链杂交。当MG在检测体系中时,MG与互补链竞争性结合适配体。由于适配体与MG的高亲和力,Cy5标记的的适配体与互补链分离,Cy5拉曼信号降低。根据MG浓度与Cy5拉曼信号强度之间的关系,对MG进行特异性检测。该检测方法具有较好的特异性和灵敏度,以Cy5在1360 cm-1处的拉曼特征峰强度为纵坐标,MG溶液浓度的对数值为横坐标进行线性拟合,在10-9mol/L10-5mol/L的线性范围内,y=-430.17x-794.19(R2=0.9975),检测限为10-10mol/L。对养殖水样品进行加标回收检测,回收率为84.00%109.60%,证明该方法可应用于养殖水样中MG的定量检测。(2)双信号检测方法:MG适配体通过金硫键与聚酯纤维SERS基底表面的金纳米颗粒连接后,用Cy5标记的互补链与适配体杂交。当MG在检测体系中时,其与互补链竞争性结合适配体。由于适配体与MG的高亲和力,Cy5标记的的互补链被替换洗掉导致Cy5拉曼信号降低;同时,与适配体结合的MG分子的拉曼信号出现。根据MG浓度变化与Cy5拉曼信号和MG拉曼信号变化的关系,对MG进行特异性检测。该检测方法具有良好的特异性,对养殖水样进行加标检测,MG和Cy5双信号变化现象与标准溶液一致,证明该方法可应用于养殖水样中的MG的定性检测。
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